Nectar peroxide: assessing variation among plant species, microbial tolerance, and effects on microbial community assembly

IF 8.3 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES

New Phytologist Pub Date : 2025-03-19 DOI:10.1111/nph.70050

Leta Landucci, Rachel L. Vannette

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过氧化蜜：评估植物物种间的差异，微生物耐受性，以及对微生物群落组装的影响

事实证明，浓度达到或超过 2000 μM 的过氧化氢可减少一些常见植物病原体、酵母菌以及从花蜜、传粉者和环境中分离出来的细菌的生长（Carter & Thornburg, 2004; Carter 等人，2007; Mueller 等人，2023）。不过，有些微生物可以耐受高浓度的过氧化氢（Herrera 等人，2009 年；Álvarez-Pérez 等人，2012 年；Vannette 等人，2013 年），包括花蜜专用酵母 Metschnikowia reukaufii。过氧化氢酶通过催化过氧化氢的分解来抵御氧化压力，为环境解毒，并有可能使环境更有利于微生物的生长（Vannette 等人，2013 年；de Vega 等人，2022 年），既有利于过氧化氢酶生产者，也可能有利于共生微生物（Mueller 等人，2023 年）。但在活花复杂多变的花蜜环境中，或在过氧化氢浓度低于 2000 μM 的情况下，这一点还有待评估。有必要调查花蜜中更常见的低浓度过氧化氢是否也具有抗菌作用，以评估其功效范围。此外，有必要评估专门针对花蜜和授粉者相关环境并在群落中生长的微生物类群，而不是单个分离物，以评估过氧化氢可能成为有效防御手段的条件范围。在此，我们评估了过氧化氢作为花蜜中潜在抗菌化合物的普遍性，包括其诱导性以及微生物耐受性和组成对过氧化氢反应的差异。在目标 1 中，我们调查了 45 个植物物种，并从文献中汇编了另外 13 个物种（跨越 25 个科）的先前值，以测量花蜜中过氧化氢浓度的范围，并研究植物系统发育是否能预测过氧化氢浓度。在目标 2 中，我们评估了植物防御激素水杨酸甲酯（Me-SA）和茉莉酸甲酯（Me-JA）是否会诱导花蜜中过氧化氢的上调。水杨酸在植物防御潜在微生物病原体的过程中起着核心作用，我们预测这可能会导致花蜜防御能力的增强，并成为一种针对引入花蜜的微生物的过氧化氢调节模式。茉莉酸甲酯通常与对食草动物和组织损伤的防御反应有关，但也被发现能介导花的性状表达以及影响微生物生长的植物性状（Pak 等人，2009 年；Zuñiga 等人，2020 年）。接下来，我们评估了微生物对田间相关浓度的过氧化氢的反应。我们从多个角度探讨了这一问题。在目标 3 中，我们使用体外试验测试了酵母菌的特性或分离来源（包括蜜蜂、花组织和花蜜相关生境）如何影响对过氧化氢的耐受性。接下来，在目标 4 中，我们研究了田间酶增加的过氧化氢如何影响花蜜中微生物群落的组合。最后，在目标 5 中，我们利用实验室试验研究了个体与群落环境如何决定微生物的生长以及对过氧化氢浓度的影响。我们预测，我们可能观察到的差异可能是由微生物竞争或共同生长的益处介导的，在这种情况下，耐受性较强的微生物对过氧化氢的解毒作用可能会促进耐受性较弱的微生物的生长。

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New Phytologist 生物-植物科学

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期刊介绍： New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.